Pilze

5.1

Saprophyten

Man kann verschiedene Formen der Lebens- und Ernährungsweise bei Pilzen unterscheiden. Eine große Zahl von Arten lebt als so genannte Saprophyten im Boden und ernährt sich durch Zersetzung organischer Substanz. Diese Pilze spielen neben Bakterien und anderen Mikroorganismen eine entscheidende Rolle als Destruenten (zersetzende Organismen, siehe Fäulnis und Verwesung) und tragen zur Entwicklung von Humus im Erdboden bei.

5.2

Symbionten

Andere Pilze leben in Symbiose, in einer Lebensgemeinschaft mit verschiedenen anderen Organismen. Als Partner von Algen oder Cyanobakterien bilden sie eine eigene Lebensform, die Flechten. Die meisten Flechtenpilze sind Ascomyceten, seltener auch Basidiomyceten. Eine weitere, sehr wichtige Form der Symbiose ist die Mykorrhiza. Darunter versteht man eine enge Verbindung, die Pilze mit den Wurzeln höherer Pflanzen eingehen, wovon beide Partner profitieren: Durch die Pilzhyphen wird die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen für die Pflanze verbessert, die Pflanze bietet dem Pilz andererseits eine sichere Kohlenhydratquelle. Der Pilz umhüllt mit seinem Myzel meist die Wurzelspitzen und bildet auf ihnen einen samtweichen, weißlichen Überzug, der wie ein Wattestäbchen aussieht und auch so funktioniert. Die Pilzhyphen dringen zwischen den Zellen bis zum Zentralzylinder der Wurzel vor, wo sie unmittelbar das absorbierte Wasser mit den Nährstoffen an die Leitungsbahnen der Pflanze abliefern.

Daneben existieren noch weitere Mykorrhizaformen. Für viele Pflanzen ist diese Art der Symbiose lebensnotwendig; anderen erleichtert sie die Existenz wesentlich und verschafft ihnen somit Vorteile in der Konkurrenz mit anderen Arten. Die Samen der Orchideen können beispielsweise ohne das Vorhandensein eines Mykorrhizapilzes nicht keimen, und auch für viele Gehölze und Getreidearten sind diese Pilzpartner sehr wichtig. Viele Details der Mykorrhiza sind jedoch bisher noch unklar. Kanadische Biologen berichteten 1997 in der Zeitschrift Nature, Waldbäume stünden über das Mykorrhizageflecht miteinander in Verbindung: Sogar verschiedene Baumarten könnten auf diese Weise Stoffe, etwa Stickstoff und Phosphor, austauschen. Eine im Schatten stehende Douglasie könne beispielsweise einer im Licht stehenden Birke Photosyntheseprodukte entziehen. Nach einem 2002 in Nature erschienenen Artikel US-amerikanischer Forscher lösen manche Mykorrhizapilze mit Hilfe organischer Säuren aus dem Mineral Apatit Calcium, Phosphor und Kalium und stellen diese Bäumen zur Verfügung: Die Bäume sind deshalb nicht darauf angewiesen, dass Witterungsprozesse die Nährstoffe aus Gestein freisetzen.

Auch mit Tieren gehen Pilze Symbiosen ein. Ein Beispiel sind die tropischen Blattschneiderameisen, die in ihren unterirdischen Bauten Pilze auf gesammelten und zerkauten, vorverdauten Blattstücken züchten, um sich von ihnen zu ernähren. Andere Beispiele sind Termiten oder Ambrosiakäfer, die ebenfalls Pilze in ihren Gängen züchten.

5.3

Parasiten

Manche Pilze, die normalerweise auf totem organischem Material wachsen, können unter bestimmten Bedingungen lebende Pflanzen befallen und werden dadurch zu Krankheitserregern. Es gibt jedoch auch zahlreiche Arten, die ausschließlich als Parasiten existieren. Verschiedene Niedere Pilze verursachen Pflanzenkrankheiten wie Pulverschorf oder Kraut- und Knollenfäule an Kartoffeln, Kohlhernie, Falschen Mehltau oder Kartoffelkrebs. Pflanzenkrankheiten, die von Ascomyceten verursacht werden, sind etwa Echter Mehltau, Brennfleckenkrankheit, Kastanienbrand, Ulmensterben, Eichenwelke, Mutterkorn, Braunfäule bei Steinobst und zahlreiche andere. Wichtige Krankheitserreger unter den Basidiomyceten sind Rostpilze und Brandpilze. Auch auf verschiedenen Insekten parasitieren manche Pilzarten, andere lösen beim Menschen ein ganzes Spektrum unterschiedlich gefährlicher Pilzinfektionen aus, vom Fußpilz bis zur lebensbedrohenden Psittakose.

5.4

Räuberische Pilze

Einige Bodenpilze leben räuberisch und erbeuten mikroskopisch kleine Organismen wie Amöben oder Nematoden (Fadenwürmer). Die meisten dieser räuberisch lebenden Pilze sind vermutlich Deuteromyceten oder Konidialstadien (sich ungeschlechtlich durch Konidien vermehrende Stadien) von Zygomyceten, manchmal scheint es sich jedoch auch um Konidialstadien von Basidiomyceten zu handeln. Nematoden werden dabei sowohl in Hyphennetzen gefangen, die mit einer klebrigen Substanz überzogen sind, als auch durch klebrige, knaufartige Auswüchse, an denen die Beute hängen bleibt. Oder sie werden durch dreidimensionale Hyphenringe festgehalten, die sich plötzlich wie eine Schlinge osmotisch zusammenziehen, wie dies die Taktik der Spezies Arthrobotrys oligospora ist. Manche Pilze scheinen zusätzlich giftige Substanzen abzuscheiden. In die gefangene Beute wachsen anschließend spezielle Hyphen hinein, scheiden zersetzende Enzyme aus und nehmen die entstandene Lösung mit ihren Inhaltsstoffen auf.

6

Wirtschaftliche und medizinische Bedeutung von Pilzen

Die Stoffwechselleistungen der Pilze und die von ihnen produzierten Substanzen sind sehr vielfältig und werden daher auch wirtschaftlich genutzt. Von besonderem Interesse ist dabei die alkoholische Gärung der Hefepilze. An wichtigen Stoffen produzieren Pilze daneben noch Proteine, Fette, organische Säuren wie Oxal-, Citronen-, Ameisen-, Brenztrauben-, Bernstein-, Apfel-, Milch- und Essigsäure sowie komplexe Schwefelverbindungen und zahlreiche Pigmente. Interessant sind Pilze als Produzenten dieser Substanzen, weil sie unschlagbar billig produzieren, sich mit Abfällen füttern lassen und trotzdem ein reines Produkt liefern. So wird beispielsweise die gesamte von der Getränke- und Reinigungsindustrie benötigte Citronensäure von einem speziellen Stamm des Schwarzschimmels produziert, der mit Abfällen der Zuckerfabrikation gezüchtet wird und dabei als „Abfallprodukt” Citronensäure herstellt und ausscheidet.

Aus Pilzen gewonnene, hydrolytische Enzyme werden bei einer Vielzahl industrieller Prozesse eingesetzt. Beispielsweise wird eine Amylase aus Pilzen, die auf feuchter Weizen- oder Reiskleie wachsen, bei der alkoholischen Gärung verwendet; Proteasen aus anderen Pilzen finden bei der Herstellung von flüssigem Leim Verwendung; Industriealkohol (Ethanol) wird durch Vergärung von Zuckerrohrsirup oder hydrolysierter Stärke mittels Enzymen erzeugt, die von einer weiteren Pilzart gebildet werden. Das Bäckereigewerbe ist auf die Verwendung der Bäckerhefe angewiesen. Zwar wird Schwarzbrot mit Sauerteig und Milchsäurebakterien (siehe Milchsäuregärung) hergestellt und Kuchen mit Backpulver, doch die übrigen Backwaren basieren auf dem Hefeteig. Hier sorgt die Hefe beim Aufgehen des Teiges durch die Entwicklung von Gärungskohlensäure für die vielen Gasblasen im Teig; der gleichzeitig gebildete Alkohol erzeugt durch Expansion beim Backen eine zusätzliche Lockerheit. Die Gärungskohlensäure macht auch Bier prickelnd, abgesehen davon erzeugt die Brauhefe den Alkohol; auch Champagner verdankt seine Bläschen der Hefe.

Bei der industriellen Produktion von Gluconsäure und von Gallussäure, die auch heute noch bisweilen bei der Herstellung von Tinten und Farbstoffen Verwendung findet, setzt man ebenfalls Pilze ein. Synthetische Harze stellt man aus der vom Brotschimmel gebildeten Fumarsäure (siehe Fruchtsäuren) her. Gibberelline, die das Wachstum pflanzlicher Zellen und das Keimen von Samen fördern, gewinnt man aus dem Pilz Gibberella fujikuroi, der ursprünglich an Reispflanzen als Krankheitserreger entdeckt wurde. Kommerziell verwertbare Öle werden aus mehreren Pilzarten gewonnen; aus Bierhefe gewinnt man Ergosterin, das wiederum durch Bestrahlung in Vitamin D umgewandelt wird. Ein anderer Ascomycet, Ashbya gossypii, liefert Riboflavin (Vitamin B₂), und Biotin (Vitamin H) entsteht als Nebenprodukt bei der pilzlichen Fumarsäureproduktion. Pilze sind außerdem als Schimmelbildner bei der Reifung von Wurst, zur Verhinderung bakterieller Infektionen sowie bei der Erzeugung von Weichkäsearten wie Camembert oder Blauschimmelkäse notwendig.

Medizinisch sind Pilze als Produzenten von Antibiotika berühmt. Der älteste dieser Stoffe ist Penicillin, das durch Störung der Zellwandsynthese das Wachstum von Bakterien hemmt. Alexander Fleming entdeckte 1928 die Bakterien hemmende Wirkung dieses Antibiotikums in einer Kultur von Penicillium notatum. Mit Penicillin verwandt ist Cephalosporin, das aus einem Abwasserpilz der Gattung Acremonium isoliert wurde. Andere Antibiotika wie das Griseofulvin wurden bereits 1939 aus Penicillium griseofulvum isoliert. Es wirkt gegen Dermatophyten, also andere Pilze, die bei Tier und Mensch Hautkrankheiten (Dermatomykosen) verursachen. Besonders wichtig für Organtransplantationen ist Cyclosporin A, das eine immunsuppressive (das Immunsystem schwächende) Wirkung aufweist. Es ist aus einem Ring von elf Aminosäuren aufgebaut und wird von Pilzen der Gattungen Cylindrocarpon und Tolypocladium produziert. Das Sklerotium des Mutterkornpilzes, eine vegetative Verbreitungsform, war im Mittelalter als Auslöser des Veitstanzes (Chorea) gefürchtet; doch wird sein Alkaloid Ergotamin auch heute in der Geburtshilfe eingesetzt, weil es Kontraktionen der Gebärmutter fördert. Verwandte Alkaloide dieser Familie bilden andererseits den Grundstoff für das Lysergsäurediethylamid (LSD), ein halluzinogenes Rauschgift.

Neben ihrer Funktion als Rohstoffproduzenten werden Pilze auch unmittelbar als Nahrungsmittel genutzt, wobei Weiße Trüffeln mit einem Preis von etwa fünf Euro pro Gramm eher ein Luxusgut sind. Das Gros der Speisepilze wird heute in Kultur gezogen. Saprophytische Pilze wie der Kulturchampignon und der Austernseitling in Europa und den USA sowie der Shiitake in Asien werden im industriellen Maßstab produziert; nur bei Mykorrhizapilzen gelingt eine Züchtung nicht, da diese Pilze (etwa Steinpilze oder Pfifferlinge) auf eine symbiotische Versorgung über die Wurzeln von Bäumen angewiesen sind und alle „Abkoppelungsversuche” bislang fehlgeschlagen sind. Bei den extrem teuren Trüffeln hat man jedoch mit Erfolg versucht, sie zu kultivieren. Da Trüffeln vorzugsweise auf Eichenwurzeln wachsen, hat man junge Eichensämlinge mit Trüffelsporen und Trüffelgewebe in Plantagen ausgepflanzt. Tatsächlich entwickelt sich an den jungen Eichen eine Trüffelmykorrhiza. Wenn die Bäumchen stark genug sind, ihre unterirdischen Wirte ausreichend zu ernähren – das ist nach fünf bis acht Jahren der Fall – können die ersten Trüffeln aus dem Boden gegraben werden. Dabei lässt man speziell darauf abgerichtete Suchhunde die Knollen anhand deren schweißartigen Geruchs lokalisieren. Bei Steinpilz und Pfifferling lohnt sich diese Technik nicht, da diese Pilze in den großen Wäldern der ost- und südosteuropäischen Länder relativ leicht und preiswert gesammelt werden können.